Потребление активной и баланс реактивной мощности в проектируемой сети

ВВЕДЕНИЕ

Курсовое проектирование имеет своей целью систематизацию, расширение и закрепление знаний в области разработки, функционирования и развития районных электрических сетей (РЭС).

При выполнении курсового проекта используются методы расчета, проектирования, оптимизационного анализа режимов работы электрических сетей.

Курсовой проект может включать в себя научно-исследовательские вопросы. Студент, выполняющий курсовой проект, должен использовать научно-техническую и справочную литературу, Государственные стандарты (ГОСТ), правила устройства электроустановок (ПУЭ) и т. д., а также стремиться к тому, чтобы проект включал современные решения и требования по вопросам распределения электроэнергии, надежности и экономичности электрической сети.

Настоящие методические указания по курсовому проекту “Районная электрическая сеть электроэнергетической системы” являются переработанными методическими указаниями, выполненными на кафедре “Электрические системы и сети” КГЭУ в 2006 году.

В настоящие указания внесены изменения:

- в раздел 2.3 «Баланс реактивной мощности в проектируемой сети», в частности добавлен теоретический материал, касающийся темы раздела;

- в раздел 3.3 «Выбор схем электрических подстанций», в частности представлена новая работа «Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35-750 кВ. Типовые решения» ОАО Энергосетьпроект, Москва. 2007 г.; для выполнения настоящего курсового проекта приведены указания по применению схем распределительных устройств в соответствии с указанной работой;

- в раздел 3.4. «Выбор технических параметров и характеристик основного оборудования линий и подстанций сети». Выбор силовых трансформаторов представлен в соответствии с рекомендациями ГОСТ 14209-97 «Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов». Также приведены понятия, какие источники электроснабжения являются независимыми в соответствии с ПУЭ и нормами технологического проектирования «Электроснабжение промышленных предприятий» - НТП ЭПП-94. Приведены рекомендации из НТП ЭПП-94 по применению одноцепных опор для потребителей I категории.

Также внесены незначительные изменения и в другие разделы указаний.

Добавлен раздел «Указания по оформлению материалов курсового проекта».

Приведен один из вариантов задания на выполнение курсового проекта и представлен расчет этого варианта.

ЧАСТЬ I

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ВЫПОЛНЕНИЯ
КУРСОВОГО ПРОЕКТА

СОДЕРЖАНИЕ И ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Проектирование электроэнергетических систем должно решать задачи формирования целесообразного комплекса состоящего из электрических станций, линий электропередачи и понижающих подстанций, обеспечивающих высококачественное электроснабжение всех потребителей рассматриваемого региона (района) (промышленность, транспорт, коммунально-бытовой комплекс, сельскохозяйственные производства и населенные пункты). При этом современная трактовка "целесообразного" выполнения энергосистемы подразумевает не только экономическую эффективность ее осуществления, но и соответствие требованиям охраны природы и экологической среды человека, технической эстетики, учета развития, как потребителей электроэнергии, так и иных факторов народного хозяйства страны и т.п. Понятие "качества электроснабжения", здесь подразумевает обеспечение надежной подачи электроэнергии потребителям, а также соблюдение нормативных требований качества электроэнергии (частоты переменного тока и ряда характеристик напряжения). В успешном решении данных задач очевидна роль грамотного формирования конфигураций схем и выбора параметров электрических сетей районов, которые являются связующей подсистемой между электрическими станциями и потребителями электроэнергии.

Развитие современных электроэнергетических систем необходимо прогнозировать на 15 – 25 лет вперед. Планирование развития и проектирование конкретных электросетей районов осуществляется с прогнозом электропотребления электрических нагрузок, состава электростанций (количества и мощности генераторов) и т.п. – на 10 – 15 лет. При этом неизбежна ограниченность достоверности исходных данных такого проектирования.

В данном курсовом проекте осуществляется "эскизное" проектирование (дающее общее представление об объекте) электрических сетей заданного района с пятью-шестью пунктами потребления электроэнергии, в которых будут сооружаться понижающие подстанции.

Источником питания может быть крупная электростанция или подстанция 220 – 750 кВ, входящая в состав электроэнергетической системы.

Каждому студенту в индивидуальном задании на проект указываются:

а) схема географического расположения источника питания района и пунктов (узлов) потребления электроэнергии с указанием масштаба;

б) напряжение на шинах распределительного устройства источника питания в максимальном и послеаварийном режимах заданное коэффициентами в зависимости от номинального напряжения районной электрической сети (К_макс·U_ном и К_авар·U_ном, где К_макс - коэффициент равный отношению напряжения в максимальном режиме к номинальному напряжению сети
К_макс = U_макс /U_ном и К_авар соответственно равный отношению напряжения в аварийном режиме к номинальному напряжению сети К_авар = U_авар /U_ном);

в) максимальные электрические нагрузки - активные и реактивные (вместо реактивных нагрузок могут быть указаны tgφ_i) в каждом из пунктов (узлов) потребления электроэнергии,

г) продолжительность использования наибольших нагрузок Т_макс (час/год) и продолжительность перегрузки трансформаторов в течение суток (час/сут.) t_{перег.сут.}

д) состав потребителей электроэнергии по требованиям надежности электроснабжения (I, II, III) в пунктах (узлах) потребления;

е) величина максимальной реактивной мощности, которая может быть выдана с шин источника питания «А» в проектируемую электрическую сеть или tgφ_А на шинах источника питания в режиме максимальных нагрузок,

ж) напряжение, с которого будет потребляться мощность, т.е. напряжение на шинах низшего напряжения понижающих подстанций (U_нн), сооружаемых в пунктах потребления.

з) стоимость электроэнергии, руб/квт час.

Как правило, номинальное напряжение распределительных электросетей в пунктах потребления электроэнергии принимается равным 10 кВ. В соответствии с нормами и международными тенденциями следует исключать применение напряжения 6 кВ при новом проектировании.

В отдельных случаях в заданиях могут быть заданы суточные графики потребления активной и реактивной мощности в пунктах потребления. Вместе с тем, в большей части заданий, для всех пунктов подразумевается характерный суточный график активной нагрузки с вечерним максимумом (в зимнее время) в период с 17 до 20 часов, с нагрузками, равными 80 – 90 % от максимальных, с дневным минимумом, в период с 9 до 12 час, и с минимальными нагрузками в период от 0 до 6 ч.

Характерными разделами курсового проекта и ориентировочными значениями их относительно объема (по трудозатратам в процентах) являются следующие:

1. Ознакомление с заданием на проект, с методическими указаниями, формирование конкретных условий, задач и плана выполнения проекта – 15 %.

2. Расчет потребления активной мощности и баланс реактивной мощности в проектируемой сети, выбор компенсирующих устройств – 5 %.

3. Выбор номинального напряжения, вариантов схем сети, схем распределительных устройств понижающих подстанций, мощностей силовых трансформаторов и основных параметров линий электропередачи; анализ вариантов схем сети; технико-экономическое сравнение вариантов – 40 %.

4. Овладение алгоритмом и использованием программы автоматизированного расчета режимов электрической сети на ЭВМ – 15 % (если будет использоваться).

5. Расчеты параметров основных режимов работы сети с использованием программы автоматизированного расчета – 15 % и без использования программы - 30 %.

6. Регулирование напряжения на подстанциях сети – 10 %.

 

В указанные выше объемы разделов проекта входят и трудозатраты на написание и корректировку (по рекомендациям преподавателей) материалов расчетно-пояснительной записки и чертежей. Необходимо иметь в виду, что трудоемкость этой работы составляет не менее 10 – 15 % общего рабочего времени, затрачиваемого студентами на выполнение проекта.

ПОТРЕБЛЕНИЕ АКТИВНОЙ И БАЛАНС РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ПРОЕКТИРУЕМОЙ СЕТИ

Задачи проработки раздела

Задачами расчетов и анализа полученных результатов в данном разделе проекта являются:

· определение активной мощности, потребляемой в проектируемой сети

· оценка суммарного потребления реактивной мощности в проектируемой электрической сети;

· анализ выполнения условий баланса реактивной мощности в проектируемой сети;

· определение суммарной мощности компенсирующих устройств, устанавливаемых в сети;

· определение мощности компенсирующих устройств и их размещения в узлах электрической сети.

Расчет баланса мощности должен выполняться для всех основных нормальных (в данном курсовом проекте - для максимального режима) и наиболее тяжелых послеаварийных режимов (в данном курсовом проекте - наиболее тяжелого послеаварийного режима) работы проектируемой сети.

На первом этапе выполнения проекта оценка баланса реактивной мощности выполняется только для нормального (максимального ) режима работы проектируемой сети при наибольших нагрузках потребителей.